PCR的特異性、效率和忠實性是體現一個PCR實驗的質量的三個重要指標。特異指一個PCR反應只產生一個擴增產物，即預期的靶序列。效率指每個循環里擴增的實際產物的量與理論上應該達到的量的接近程度。忠實是指在PCR反應過程中，由DNA聚合酶誘導的錯配是可以忽略不計的。

　　這三個參數中的每一個都受到PCR反應中眾多成分的影響，包括緩沖體系、酶、模板甚至PCR循環程序，但遺憾的是，高特異性的反應條件與高產量的反應條件并不一致，同時高保真也往往導致低產率。因此在設計PCR實驗時，要根據實驗目的，有針對性地對這三個參數有側重地優化。如在片段長度多態性分析時，PCR產物的產量和特異性就比忠實性重要;而若是研究個別DNA分子或稀有突變，忠實性的重要性不言而喻。

　　特異性是PCR的基礎，它首先取決于引物設計與模板的互補。一套理想的引物能有效地與靶序列雜交，而與模板中出現的其它序列的雜交可以忽略不計。一般引物與模板中非靶序列發生4個或更少連續堿基互補都不會在電泳時體現出來。

　　PCR反應的效率影響特異性產物的積累，根據Chien等人給出的靶序列的累積與循環數的函數關系，擴增效率高的時期為29個循環之前的指數增，之后每次循環的效率就開始大大降低，產物停止指數積累，此時理論上靶序列的拷貝數已達到1012，而1012拷貝的特定序列對于絕大多數分子生物學實驗已滿足要求，且PCR的許多應用尤其是定量實驗都要求擴增在指數生完成，因此，一般PCR反應都在29個循環之前取出，沒有必要再增加循環數。

　　PCR反應的忠實性主要與酶有關，雖然可以通過改變反應緩沖液的條件大大提高忠實性，但是也遠比不上更換高保真的聚合酶的效果。聚合酶的高保真能力體現在其擁有3’→5’的外切酶校正活性。需要指出的是，不論是否使用高保真的聚合酶，PCR的過程都有可能有錯誤堿基滲入，因此在對忠實性有要求的實驗中，經PCR得到的序列必須測序驗證。